6H氧化铝的带隙宽度为2.98eV,且随温度升高而减少,其温度系数为3.3*0.0001eV/度。氧化铝是一种间接跃迁半导体,可以在其中掺入作为发光中心的杂质来实现发光,通过杂质的选择,氧化铝可以发蓝、绿、黄光。6H氧化铝中杂质的能级和相应的电发光管沟属间接跃迁型。氧化铝磨料研磨过程中,工件与研具的接触面积由小到大,使当地调整研磨压力,可以获得较高的效率和较高的表面光洁度。在应用在密封环上:氧化铝陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高,耐磨性能好、摩擦系数小,且耐高温,因而是制造密封环的理想材料。它与石墨材料组合配对时,其摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小,因而可用于高PV值,特别是输送强酸、强碱的工况中使用.
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种:
高纯型氧化铝陶瓷是指Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
①第二相自润滑机制
在Al2O3陶瓷基体中引入石墨、CaF2、PbWO4、MoS2、BN、软金属等第二相固体润滑剂能有效地降低材料的摩擦因数,从而提高材料的摩擦学性能。在Al2O3/TiC复合陶瓷基体中引入了10%CaF2固体润滑剂,通过切削和摩擦实验都发现:CaF2在摩擦表面被挤压涂抹成自润滑膜,自润滑膜能有效地阻止材料与摩擦副之间的黏着作用,降低摩擦因数,起到自润滑作用。
②第二相晶界增强作用
在氧化铝陶瓷基体中引入第二相(主要是颗粒及晶须),利用弥散颗粒与基体材料间热膨胀系数的差异,在材料制备冷却过程中产生残余应力,达到晶界增强的作用,当裂纹沿晶界扩展时,不仅要克服基体材料固有的晶界能,还要克服残余压应力所带来的附加能量,因而增加了裂纹扩展抗力;另一方面,由于第二相颗粒的热膨胀系数小于基体的热膨胀系数,材料冷却过程中会产生体积效应,在第二相颗粒周围将产生微裂纹,诱导裂纹偏转,使裂纹的扩展消耗更多的能量;此外,一般第二相颗粒都近似呈圆球形,使得裂纹钝化,从而减小应力集中而阻止裂纹扩展,从而提高材料的摩擦学性能。